DE2516335B2 - Mikrowellenröhre - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mikrowellenröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Mikrowellenröhre wurde bisher von der Anmelderin hergestellt. Wird bei dieser Mikrowellenröhre jedoch ein vermindertes Kollektorpotential verwendet, bei denen eine Spannung von einigen Tausenden zu Zehntausend Volt über dem Isolierteil angelegt ist, so kann der Isolalionsspalt im Hinblick auf die Haltespannung nicht zu eng gemacht werden, so daß die Mikrowellenstreuung aus dem Spaltraum nicht vernachlässigt werden kann, was eine vollkommene Abschirmung unmöglich macht. Die ausgestreute Mikrowelle wird dann in das Eingangsteil zurückgekoppelt, was sich in einem Qualitätsverlust beim Betriebsverhalten bzw. Nutzeffekt der Röhre und im schlimmsten Falle im Schwingen der Röhre äußert. Des weiteren besteht im Falle einer Hochenergie-Röhre eine Gefahr darin, daß der Körper des Bedienenden beim Einstellen der Röhre ungünstigen Auswirkungen der ausstreuenden Mikrowelle ausgesetzt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Mikrowellenröhre der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine Mikrowellenstreuung aus dem Isolationsspalt zwischen Abschirmkörper und Kollektorteii wirksam unterdrückt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Das oder die Mikrowellen dämpfenden Elemente absorbieren also die Streumikrowellen durch die Isolatorschicht weitgehend, so daß die genannten, mit einer Mikrowellenausstreuung verbundenen Nachteile vermieden sind.

Aus der US-PS 36 26 230 ist ferner eine Mikrowellenröhre bekanntgeworden, deren Kollektor vom leitenden Röhrenkörper durch einen vakuumdichten Isolator

jo elektrisch isoliert ist und bei der eine thermische Isolatoranordnung zwischen Kollektor und Vakuumhülle angeordnet ist. Dabei bildet der vakuumdichte Isolator einen Teil der Vakuumhülle, wird jedoch nicht von einer ebenfalls einen Teil der Vakuumhülle bildenden metallischen Abschirmung überdeckt. Bei dieser bekannten Röhre kann also Mikrowellenenergie durch den Spalt zwischen dem leitenden Röhrenkörper und der Wand der Elektronenstrahl-Eingangsöffnung 11 am Kollektor und zwischen der Isolatoranordnung übertragen werden und durch die letztere nach außerhalb der Röhre gelangen bzw. ausstreuen, denn die thermische Isolatoranordnung dient hier nur zum Isolieren und Halten des Kollektors.

Bei einer aus der GB-PS 11 34 424 bekanntgewordenen Mikrowellenröhre wird ein Keramikzylinder von einer Metallplatte überdeckt, die mit einem Metallring verbunden ist, der auf Röhrenkörperpotential gehalten wird. Ein Ringbereich der Platte und dii Metallplatte, die mit dem Metallring verbunden ist, der auf Kollektorpotential gehalten ist, bilden einen Kondensator mit festem Dielektrikum. Die unerwünschte Mikrowellenstrahlung aus dem Spalt ist also kurzgeschlossen. Um jedoch eine unerwünschte Abstrahlung wirksam unterdrücken zu können, müßte eine relativ große Kapazität am Spalt vorgesehen sein. Aus diesem Grunde sollten die aneinander gegenüberliegenden Flächenbereiche des Ringes und der zweiten Metallplatte so groß wie möglich sein. Ebenso sollte die Dicke des Dielektrikums so klein wie möglich sein. Diese Bedingungen machen es jedoch schwierig, die Röhre zu verkleinern und darüber hinaus ergibt die letztere Bedingung unvermeidlich eine Herabsetzung der Überschlagsspannung des Dielektrikums.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in den F i g. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert wird. In der Zeichnung zeigt

F i g. I schematisch einen Schnitt durch cine bekannte Mikrowellenröhre,

F i g. 2 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch den den Kollektor aufweisenden Teil einer Mikrowellenröhre gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

F i g. 3 einen Schnitt ähnlich F i g. 2, jedoch gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

F i g. 4 einen Schnitt ähnlich F i g. 2, jedoch gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und

Fig. 5 einen Schnitt ähnlich Fig. 2, jedoch gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.

F i g. 1 zeigt schematisch den allgemeinen Aufbau einer bekannten Mikrowellenröhre in Form einer Wanderfeldröhre (siehe Siemens-Zeitschrift, April 1964, S. 308—310). Der von einer Elektronenkanone 1 emittierte Elektronenstrahl 2 ist mit einer ai:i Eingangsteif 7 eingekoppelten Mikrowelle in Wechselwirkung. Der Röhrenkörper 4 besitzt ein Verzögerungselement 3. Der Kollektor 6 ist durch ein Keramikisolierteil 5 vom Röhrenkörper 4 isoliert. Mit der Bezugsziffer 8 ist das Ausgangsteil für die verstärkte Mikrowelle und mit 9 eine um das Verzögerungselement 3 gewundene Spule eines Elektromagneten zum Fokussieren des Elektronenstrahls 2 bezeichnet.

Bei der bekannten Mikrowellenröhre würde also ein Teil der verstärkten Mikroweüe durch einen Spaltraum 10 dort hindurchgehen, wo der Röhrenkörper 4 und der Kollektor 6 einander sehr nahe gegenüberstehen, sich um die Außenseite des Kollektors 6 herum ausbreiten und durch das Keramikisolierteil 5 ausstreuen, was die eingangs erwähnten nachteiligen Wirkungen hat.

Der in Fig. 2 dargestellte Teilschnitt zeigt den Kollektor 6 und das anschließende Ende des Röhrenkörpers 4 einer Mikrowellenröhre gemäß einer ersten Ausführungsform vorliegender Erfindung. In dieser Figur ist eine Mikrowellen-Abschirmung 12 aus Kupferblech dargestellt,deren eines Ende enganliegend mit dem Röhrenkörper 4 verbunden ist, und zwischen deren anderem Ende und dem Kollektor 6 eine Isolatorschicht 11 angeordnet ist, die dadurch gebildet ist, daß der betreffende Spalt mit Silikongummi ausgefüllt ist. Die Mikrowellen-Abschirmung 12 ist so vorgesehen, daß sie die Außenseite des Keramikisolierteils 5 überdeckt. Zusätzlich sind sowohl längs der oberen als auch der unteren Oberfläche der Isolatorschicht 11 in einem offenen Spalt, der einerseits zum anderen Ende der Abschirmung 12 und andererseits zum Kollektor 6 hin gebildet ist, Elemente 13 angeordnet, die in bezug auf Mikrowellen mit Verlust behaftet sind, also Mikrowellen dämpfen, was durch festgewordenes bzw. erstarrtes Graphit gebildet ist, und die sich über eine Länge von einigen 10 Millimetern in einer Richtung parallel zur Röhrenachse erstrecken.

Bei dieser Ausführungsform ist der größte Teil der Mikrowellenenergie, die durch das Keramikisolierteil 5 zum von der Abschirmung 12 umgebenen abgeschirmten Raum ausstreut, in der Isolatorschicht 11 konzentriert, die eine hohe Dielektrizitäts-Konstante besitzt, und neigt deshalb dazu, durch die Isolatorschicht 11 auszustreuen. Da jedoch die Mikrowellen dämpfenden Elemente 13 sowohl längs der oberen als auch der unleren Fläche der Isolatorschicht 11 vorgesehen sind, wird nahezu die gesamte sich sowohl zur oberen als auch zur unteren Fläche ausbreitenden Streumikrowelle von den Mikrowellen dämpfenden Elementen 13 absorbiert, wenn sie sich vom linken zum rechten Ende der Isolatorschicht 11 ausbreitet. Die Mikroweüe, die vom rechten Ende nach außen streut, wird deshalb

ϊ vernachlässigbar klein. Zusätzlich kann bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform durch Abdecken der gesamten Abschirmung 12 mit einem Isolator 14 die sich längs der Außenfläche erstreckende Durchbruchs-Entladestrecke verlängert und so die Haltespannung weiter

ι» vergrößert werden. Da ferner der Isolator 14 wasserdicht ist und den Röhrenkörper 4 und den Kollektor 6 überdeckt, ist er auch dazu verwendbar, ein Ausfließen von Kühlwasser zum Kühlen des Kollektors 6 oder eine Verringerung der Isolationswirkung zu verhindern, die

i¹) durch eine sehr feuchte Atmosphäre bewirkt werden würde.

F i g. 3 zeigt denselben Teilbereich wie F i g. 2, jedoch gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung, bei welcher eine Seitenfläche der Isolatorschicht 11, die aus Teflon besteht, in enganliegendem Kontakt mit der Abschirmung 12 gebracht und zwischen der anderen Seitenfläche und dem Kollektor 5 ein Mikrowellen dämpfender Körper 13 zwischengefügt ist, der eine Mikrowellenstreuung

2^r) aus dem Isolationsspalt des durch die Abschirmung 12 gebildeten abschirmenden Raumes unterdrückt bzw. dämpft.

Da die gestreute Mikrowelle durch eine Seitenfläche der Isolatorschicht 11 absorbiert wird, ist bei diesem

to Aufbau die Wirksamkeit der Absorption etwas schlechter im Vergleich zu dem Falle, bei welchem die gestreute Mikrowelle durch beide Seitenflächen absorbiert wird; dieser Aufbau ist jedoch einfach und leicht herzustellen, da das Mikrowellen dämpfende Element 13 nicht in zwei

r> Schichten unterteilt werden muß, und da der Außendurchmesser der Abschirmung 12 kleiner gemacht werden kann als bei dem des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 2.

Fig.4 zeigt einen wesentlichen Teil desselben Teilbereichs wie Fig. 2, jedoch gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung, bei welcher das Keramikisolierteil 5 von einer plattenförmigen Abschirmung 21 von im Schnitt F-förmiger Gestalt, die aus einem sich radial vom Körperteil 4 weg erstreckenden vertikalen Teil und zwei zylindrischen Teilen besteht, die sich von diesem vertikalen Teil weg parallel zur Röhrenachse erstrekken, und von einer weiteren plattenförmigen Abschirmung 22 überdeckt ist, die eine ähnliche Gestalt besitzt

so und am Kollektor 6 angeordnet ist, wobei seine zylindrischen Teile denen der Abschirmung 21 in gegenseitig ineinander verschachtelter Beziehung gegenüberliegend angeordnet sind. Das Mikrowellen dämpfende Element 13 haftet an den Wandflächen eines verlängerten bzw. labyrinthartig verlaufenden Umwegpfades, der durch die verschachtelten zylindrischen Teile gebildet ist. Die Isolatorschicht 11 ist dadurch gebildet, daß in den Spalt zur Isolierung des Röhrenkörpers 4 und des Kollektors 6 voneinander Silikongummi gefüllt ist. Bei diesem Aufbau ist der Streupfad der Mikrowelle, die dazu tendiert, durch die Isolatorschicht 11 auszustreuen, lang und von zickzackförmiger Gestalt, wobei an diesen beiden Oberflächen die U'.ikrowellen dämpfenden Elemente 13 eng anliegen, so daß die Streumikrowelle durch die Mikrowellen dämpfenden Elemente 13 während ihrer Ausbreitung durch den langen Umwegpfad vollständig absorbiert werden können und so das Ausstreuen nach außen

vollständig zu Null gemacht werden kann. Mit anderen Worten, obwohl das oben beschriebene Ausführungsbeispiel etwas komplex in seinem Aufbau ist, ist es sehr wirksam für den Fall, daß man eine Ausstreuung einer Mikrowelle vollständig verhindern will.

F i g. 5 zeigt denselben Teilbereich wie F i g. 2, jedoch gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung, bei welcher innerhalb eines abschirmenden Raumes, der von der die Außenseite des Keramikisolierteils 5 überdeckenden Abschirmung 12 gebildet ist, kein Mikrowellen dämpfendes Element 13 vorgesehen ist, sondern statt dessen erstreckt sich die Isolatorschicht 11 zum Isolieren der Abschirmung 12 vom Kollektor 6 zum Außenbereich des abschirmenden Raumes, wobei sowohl ihre obere als auch ihre untere Oberfläche (wenn eine Oberfläche an einem elektrischen Leiter eng anliegt, ist eine andere Oberfläche überdeckt) durch ein Mikrowellen dämpfendes Element 13 überdeckt ist, wobei ein kleiner Teil an ihrer Spitze ausgenommen ist, um die Isolierstrecke längs einer Oberfläche länger zu machen. In diesem Falle kann die ausstreuende Mikrowelle schließlich den Ausgang des Abschirmraumes durch den von der Isolatorschicht U gebildeten engen Pfad erreichen. Da jedoch die mit Verlust behafteten bzw. Mikrowellen dämpfenden Elemente 13 an den gegenüberliegenden Oberflächen der sich über sie hinaus erstreckenden Isolatorschichl 11 angeordnet sind, wird die Mikrowelle, die dazu tendiert, nach außen durch die gegenüberliegenden Oberflächen der Isolatorschicht 11 auszustrahlen, durch diese Mikrowellen dämpfenden Elemente 13 absorbiert und kann nicht nach außen abgestrahlt werden. Deshalb

Ί wird nahezu die gesamte Strcumikrowcllc während ihrer Ausbreitung durch die überstehende Isolatorschicht 11 bis zu deren Ende unterdrückt bzw. gedämpft. Diese Ausführungsform weist die Vorteile auf, daß, da das dämpfende Element nicht innerhalb des Abschirm-

Hi raumes vorgesehen ist, die äußere Gestalt des Abschirmkörpers 12 klein gemacht werden kann und daß das Befestigen der dämpfenden Elemente 13 einfach ist.

Es sei bemerkt, daß der gegebenenfalls vorgesehene

r, Außcnisolator 14 ähnlich der Ausführungsform nach F i g. 2 eine Verringerung der Dauerspannung verhindert, was durch eine sehr feuchte Atmosphäre und/oder durch Eindringen von Wasser verursacht wird, und aus Silikongummi gebildet ist.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wurde der Aufbau einer Abschirmung beschrieben, deren eines Ende mit dem Röhrenkörper verbunden ist und der eine isolierende Spaltöffnung besitzt, die zum Kollektor gerichtet ist. Es

r, versteht sich, daß in manchen Fällen der Aufbau der Abschirmung auch dahingehend modifiziert werden kann, daß die isolierende Spaltöffnung zum Röhrenkörper hin gerichtet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Mikrowellenröhre mit einer Vakuumhülle, in die ein leitender Röhrenkörper und ein leitender Kollektor als ein Teil von ihr eingebaut sind, die mittels eines ebenfalls einen Bestandteil der Vakuumhülle bildenden, schmalen keramischen Isolierteils voneinander elektrisch isoliert sind, mit einer das Isolierteil überdeckenden, metallischen Abschirmung, deren eines Ende mit dem Röhrenkörper verbunden ist und den Isolierteil und den Kollektor in einem Abstand übergreift, und mit einer Isolatorschicht im Spalt zwischen der Abschirmung und dem Isolierteil und dem Kollektor zur elektrischen Isolation von Röhrenkörper und Kollektor, dadurch gekennzeichnet, daß längs mindestens einer Oberfläche der Isolatorschicht (11) ein Mikrowellen dämpfendes Element (13) zum Absorbieren von durch die Isolatorschicht (11) übertragener Mikrowellenenergie vorgesehen ist.

2. MikroweJlenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrowellen dämpfende Element (13) zum Keramikisolierteil (5) versetzt ist.

3. Mikrowellenröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikisolierteil

(5) ringförmig ist und den Kollektor (6) umgibt, daß die Abschirmung (12) eine zylindrische Hülie ist und daß die axiale Länge des Keramikisolierteils (5) kleiner ist als die der Abschirmung (12; 21, 22) und des Kollektors (6).

4. Mikrowellenröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Iso!atorschicht(ll) ringförmig ist und eine axiale Länge besitzt, die mindestens so groß wie die der Abschirmung (12) ist.

5. Mikrowellenröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberfläche der Isolatorschicht (11) an der Anschirmung (12; 21, 22) und ein Bereich der gegenüberliegenden Oberfläche am Mikrowellen dämpfenden Element (13) anliegt.

6. Mikrowellenröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterteilter Bereich einer zylindrischen Oberfläche der Isolatorschicht (11) an der Abschirmung (12; 21, 22) bzw. am Mikrowellen dämpfenden Element (13) anliegt und daß ein zweites Mikrowellen dämpfendes Element (13) an der anderen zylindrischen Oberfläche der Isolatorschicht (11) anliegt.

7. Mikrowellenröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrowellen dämpfende Element (13) im wesentlichen zylindrisch geformt ist.

8. Mikrowellenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumhülle von einem wasserdichten Isolator (14) überdeckt ist, der über der Abschirmung (12) und Bereichen des Röhrenkörpers (4) und des Kollektors

(6) liegt.